Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации

В результате взрыва тритонала на объекте экономики с опасной технологией производства возможно образование вторичных поражающих факторов чрезвычайной ситуации.

Первичные поражающие факторы непосредственно вызываются возникновением источника техногенной ЧС.

Вторичные поражающие факторы вызываются изменением объектов окружающей среды первичными поражающими факторами.

Основными источниками вторичных поражающих факторов ЧС на машиностроительном заводе могут быть:

- разгерметизация газгольдеров с сжиженным газом и взрыв ГВС;

- разгерметизация ёмкостей с ЛВЖ (ГЖ) с возникновением пожара разлития;

- разгерметизация хранилища АХОВ с последующим химическим заражением (загрязнением) прилегающей территории;

- разрушение (повреждение) ТО обломками ограждающих конструкций.

Для прогнозирования появления вторичных поражающих факторов, оцениваем состояние газгольдера, хранилища АХОВ и склада ЛВЖ (ГЖ), после воздействия на них поражающих факторов первичного взрыва тритонала. Эти объекты будут повреждены при избыточных давлениях во фронте воздушной ударной волны равных:

- для газгольдера - 0,19 кг/см2;

- для хранилища АХОВ- 0,24 кг/см2;

- для склада ГСМ - 0,18 кг/см2.

Рассчитываем избыточное давление во фронте воздушной ударной волны при её подходе к этим объектам и сравниваем полученные значения с указанными выше.

Расчётные значения избыточного давления во фронте ударной волны:

- для газгольдера - 0,06 кг/см2;

- для хранилища АХОВ - 0,04 кг/см2;

- для склада ГСМ - 0,12 кг/см2.

Сравнив полученные значения давления во фронте воздушной ударной волны, можно сделать вывод, что газгольдер, хранилище с аммиаком и склад с горючим не получат повреждения.

2.2.1 Если газгольдер со сжиженным газом получил повреждения, то образуется газовоздушная смесь, которая при наличии источников открытого огня и при скорости ветра менее 15 м/сек взрывается

Во время выпадения обильных осадков (дождь, снег) взрыва ГВС не произойдет.

Независимо от результатов воздействия воздушной ударной волны от взрыва тритонала на газгольдер, определяем параметры взрыва ГВС.

По плану завода замеряем расстояния r1 от взорвавшихся газгольдеров (от точки соприкосновения баков № 30) до объектов на территории завода.

Рассчитываем радиус облака взрыва ГВС r0(м) по формуле (2.4):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru (2.4)

где k - коэффициент перехода сжиженного газа в стехиометрическую

смесь (принимается равным 0,6);

Q - масса хранимого сжиженного газа, т, (Q=4 т ).

Затем находим соотношение r1к r0.

По полученной величине, из таблицы 2.4, выбираем значения ΔРфг, которые будет иметь ВУВ, образовавшаяся при взрыве ГВС, на удалении r1 до рассматриваемого объекта от эпицентра взрыва.

Таблица 2.4 – Величины избыточного давления во фронте ВУВ при взрыве газгольдера

r1/r0 фг, кг/см2 r1/r0 фг, кг/см2
0-1,0 2,5 1,12
1,01 12,32 0,82
1,02 10,32 3,5 0,63
1,04 8,14 0,50
1,06 6,21 0,38
1,08 5,68 0,28
1,1 5,33 0,18
1,2 3,96 0,13
1,4 2,99 0,10
1,6 2,38 0,078
1.8 1,95 0,05
1,63    

При выборке значений ΔРфг, данные таблицы 2.4 интерполируем. Результаты вычислений заносим в таблицу 2.5.

Таблица 2.5 - Результаты вычислений параметров взрыва газовоздушной смеси

№ на плане Название цеха Масса ГВС, т k r1, м r0, м r1/r0, м Рфг, кг/см2
Мартеновский 4,0 0,6 24,769 8,96 0,156
Литейный 5,25 0,355
Кузнечный 8,56 0,166
Шлифовальный 14,45 0,082
Механический № 1 11,95 0,101
Механический № 2 7,43 0,209
Сборочный 10,66 0,12
Электроцех 6,78 0,241
Инструментальный 1,53 2,594
Столярный цех 3,15 0,763
Прессовый 5,65 0,315
Котельная 3,23 0,733
Склад готовой продукции 4,84 0,399
Диспетчерская 3,96 0,51
Баки с горючим 5,17 0,363
  ГРП 1 16,96 0,067
  ГРП 2 3,8 0,552
Хранилище АХОВ 2,83 0,922
ГВЦ 14,53 0,081
Насосная 5,25 0,355

По полученным величинам избыточного давления во фронте воздушной ударной волны ΔРфг и соответствующим им расстояниям до объектов r1, построим график их взаимозависимости, представленный на рисунке 2.2.

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru

Рисунок 2.2 - График зависимости величин избыточного давления во фронте воздушной ударной волны и соответствующих им расстояниям до объектов при взрыве газгольдера

По графику находим границы зон действия ВУВ с величинами избыточного давления 1 кг/см2, 0,5 кг/см2, 0,3 кг/см2, 0,1 кг/см2 соответственно. Полученные данные занесем в таблицу 2.6.

Таблица 2.6 – Границы зон действия воздушной ударной волны от взрыва газгольдера

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru
0,5
0,3
0,1

Полученные границы зон наносим на план машиностроительного завода (Приложение Б).

2.2.2 При авариях с легковоспламеняющимися (ЛВЖ) и горючими жидкостями (ГЖ), могут возникнуть пожары следующих типов:

- факельное горение жидкостей, вытекающих из пробоев и разрывов;

- горение жидкостей в цистерне при ее вскрытии;

- растекание горючей жидкости по прилегающей территории;

- одновременное горение жидкостей при пожарах всех вышеуказанных типов, сопровождающееся иногда взрывами паровоздушных смесей и цистерн.

Объём хранящегося сжиженного газа (ацетилен) Vемк рассчитываем по формуле(2.5):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , м3 (2.5)

где Q - количество сжиженных углеводородных газов в хранилище до взрыва

(140000 кг);

С - стехиометрическая концентрация газа в % по объему (7,75%);

k - коэффициент перехода сжиженного газа в стехиометрическую (взрыв-

ную) смесь (принимаем равным 0,6)

mk- молярная масса газа (26 кг/кмоль).

Таким образом, используя формулу (2.5) получаем:

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , м3

Площадь разлития всего объема ацетилена вычисляем по формуле (2.6):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru м2 (2.6)

Радиус окружности разлива рассчитываем по формуле (2.7):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , м (2.7)

Зону пожара разлития наносим на план машиностроительного завода (Приложение В).

2.2.3 Разгерметизация хранилища с АХОВ приведет к химическому заражению (загрязнению) территории. Определяем последствия разгерметизации хранилища с АХОВ.

Эквивалентное количество аммиака по первичному облаку Qэ1определяем по формуле (2.8):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , т (2.8)

где K1- коэффициент, зависящий от условий хранения АХОВ

(K1=0,18);

K3- коэффициент, равный отношению пороговой токсодозы хлора

к пороговой токсодозе АХОВ (К3 = 0,04);

K5- коэффициент, учитывающий степень вертикальной

устойчивости воздуха (при инверсии) (K5 = 1);

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru - коэффициент, учитывающий влияние температуры воздуха

(-6⁰) на скорость образования первичного облака ( Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru );

Q0- количество разлившегося при аварии АХОВ (Q0 =90 т).

Подставив все значения в формулу (2.8), получим:

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , т

Эквивалентное количество аммиака по вторичному облаку Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru определяется по формуле (2.9):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , т (2.9)

где K2- коэффициент, зависящий от физико-химических свойств

АХОВ (K2 = 0,025);

K4 - коэффициент, учитывающий скорость ветра (K4 = 1);

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru - коэффициент, учитывающий влияние температуры окружающего воздуха (-6⁰) на скорость образования вторичного облака

( Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru );

h - толщина слоя АХОВ (0,05 м);

d – плотность АХОВ (аммиака), т/ Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru (0,688 т/ Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru );

K6 - коэффициент, зависящий от времени N (6,5 часа), прошедшего после начала аварии, и определяемый из следующего условия:

К6=N0,8 при N<T;

К6 = T0,8 при N>T;

где T– время испарения АХОВ с площади разлива, рассчитываемое по формуле (2.10):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , ч (2.10)

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , ч

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru

Таким образом, подставив значения в формулу (2.9), получим:

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru

Площадь разлива АХОВ определяется по формуле (2.11):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru м2 (2.11)

где V - объем разлившегося АХОВ

h - высота слоя разлившегося АХОВ (0,05 м).

Объём можно определить разделив массу разлившегося АХОВ на его плотность: V = 90/0,681= 132,2м3;

Подставим значения в формулу (2.11) и получим:

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , м2

Максимальные значения глубины зон заражения по первичному Г1 (км) и вторичному Г2 (км) облакам аварийно-химического опасного вещества определяем в зависимости от Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru и скорости ветра 0,5 м/с (принимаем скорость ветра равной 1м/с). Г1 и Г2 равны 2,35 км и 8,76 км соответственно.

Полная глубина зоны заражения Г определяется по формуле (2.12):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , км (2.12)

где Г1- большее из двух значений Г1 и Г2;

Г11- меньшее из двух значений Г1и Г2.

Подставляем значения в формулу (2.12) и получаем:

.

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , км

Полученное значение Г (км) сравнивается с возможным предельным значением глубины переноса воздушных масс ГП (км), которое определяется по формуле (2.13):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , км (2.13)

где N - время от начала аварии (N = 6,5 часа);

v - скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха при данной скорости ветра 1 м/с и степени вертикальной устойчивости воздуха (инверсия), (v = 5 м/с).

Подставив значения в формулу, получим:

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , км

За окончательную расчетную глубину зоны возможного заражения Г (км) принимается меньшее из двух сравниваемых между собой значений Г и ГП, определяемое по формуле (2.14):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , (2.14)

Окончательная расчетная глубина зоны возможного заражения 9,9 км.

Площадь возможного заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ определяем по формуле (2.15):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru (2.15)

где Sв - площадь возможного заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ (аммиака), км2;

Г - глубина зоны заражения (9,9км);

j - угловой размер зоны заражения j = 3600.

Подставив известные значения в формулу получим площадь возможного заражения первичным (вторичным) облаком АХОВ равную 307,8 км2.

Площадь зоны фактического заражения АХОВ – это площадь территории, зараженной АХОВ в опасных для жизни пределах. Площадь зоны фактического заражения АХОВ определяется по формуле (2.16):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru км2 (2.16)

где N - время, прошедшее после начала аварии, час.

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru , км2

Продолжительность поражающего действия аммиака (его время испарения с площади разлива) определяем по формуле (2.10). Т=1,4 ч.

Время подхода зараженного облака к объекту, расположенному на пути его движения, определяем по формуле (2.17):

Определение вторичных поражающих факторов в чрезвычайной ситуации - student2.ru (2.17)

где x – расстояние от источника заражения до объекта, км;

v– скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха;

t – время подхода зараженного воздуха к объекту, час.

Рассчитанные значения времени подхода облака к объектам приведены в таблице 2.7.

Таблица 2.7 - Расчет времени подхода облака зараженного воздуха к объектам

№ на плане Название здания Х, км V, км/ч T, час
Мартеновский цех 0,244 0,0488
Литейный цех 0,122 0,0244
Кузнечный цех 0,208 0,0416
Шлифовальный цех 0,426 0,0852
Механический цех № 1 0,346 0,0692
Механический цех № 2 0,236 0,0472
Сборочный цех 0,326 0,0652

Продолжение таблицы 2.7

Электроцех 0,238 0,0476
Инструментальный цех 0,098 0,0196
Столярный цех 0,14 0,028
Прессовый цех 0,172 0,0344
Котельная 0,118 0,0236
Склад готовой продукции 0,176 0,0352
Диспетчерская 0,04 0,008
Баки с горючим 0,198 0,0396
Газгольдеры 0,07 0,014
  ГРП 1 0,488 0,0976
  ГРП 2 0,016 0,0032
ГВЦ 0,404 0,0808
Насосная 0,062 0,0124

По степени защищённости работников объекта экономики средствами индивидуальной защиты (противогазы) и укрытиями, определяем общее количество пострадавших в каждом подвергшемся химическому заражению здании.

Далее, общее количество пострадавших в каждом подвергшемся химическому заражению здании, приводим к следующей структуре потерь в очаге поражения АХОВ:

- 35% от общего количества потерпевших относятся к безвозвратным потерям;

- 40% - к санитарным потерям средней и тяжелой степени (с выходом из строя не менее, чем на 2-3 недели с обязательной госпитализацией);

- 25% - к санитарным потерям легкой степени.

Возможные общие потери в очагах поражения АХОВ (аммиаком) представлены в таблице 2.8.

Таблица 2.8 - Определение возможных общих потерь в очагах поражения АХОВ

№ на плане Название здания НР, чел Общее количество пострадавши, чел Безвозвратные потери (35%),чел. Санитарные потери средней и тяжелой степени (40%),чел. Санитарные потери легкой степени (25%),чел.
Мартеновский
Литейный
Кузнечный
Шлифовальный
Механический № 1
Механический № 2
Сборочный
Электроцех
Инструментальный
Столярный цех
Прессовый
Котельная
Склад готовой продукции
Диспетчерская
Баки с горючим
Газгольдеры
  ГРП
ГВЦ
Насосная
  Всего

На момент оценки аварии – 11:30, на заводе, в зоне распространения аммиака, находилось 2505 человек, из них 1005 человек, смогли укрыться в защитных сооружениях. Потери будут следующими: 526 человек - безвозвратные потери, 601 человек - санитарные потери средней и тяжелой степени, 373 человека - санитарные потери легкой степени. Количество пострадавших 1127 человек, согласно Постановлению Правительства РФ от 21.05.07 г. № 304 « О классификации чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера, данная ЧС оценивается, как федеральная [16].

Наши рекомендации